磷在磚紅壤土壤固—液界面的吸附反應特征研究

曹志剛

摘要：以磚紅壤為研究對象，探討了其對磷的吸附動力學及相關影響因素。結果表明，磚紅壤對磷的吸附容量較高，磷初始濃度為2.0 mmol/L，土壤吸附磷后，溶液pH上升。由于有機酸可與磷酸根競爭表面吸附位點，所以有機酸的存在將抑制土壤對磷的吸附。土壤表面吸附磷后，有機酸溶解土壤過程中，Fe、Mn的釋放量減少，進一步表明有機酸與磷酸根之間存在競爭作用。此外，草酸的抑制作用強于酒石酸。

關鍵詞：磷；磚紅壤；吸附

中圖分類號：S151.9+3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）19-4587-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.020

Characteristics of Absorption of Phosphate on the Latosol

Solid-solution Interface

CAO Zhi-gang

（Nantong Central Station of Environmental Monitoring， Nantong 226006， Jiangsu， China）

Abstract： Latosol was uesd to study adsorption kinetics of P and the influence of several solution factors. The results showed the Latosol had a high capacity for P. The maximum adsorption was not reached with the initial concentration of P as high as 2.0 mM. Adsorption of P was rapid at the initial stage， following by a slow process. The change in solution pH exhibited the same trend. The presence of organic acids suppressed the adsorption of P， which was attributed to the competition between P and organic anions for reactive sites. The amounts of Fe and Mn releasing from the organic acids-promoted soil dissolution decreased once the soil was pre-adsorbed P. The inhibitive effect of tartaric acid on P adsorption was more strong than that of oxalic acid.

Key words： Phosphate； Latosol； adsorption

磷素是作物生長、生理活動的重要營養元素，土壤中磷素有效含量的高低直接影響了作物的產量和品質，維持土壤中一定的磷水平是作物高產優質的基礎[1]。據有關估算，我國約有1/3～1/2土壤缺磷[2]，為保證作物產量，生產中普遍存在過度施入磷肥的現象，不僅造成了資源的嚴重浪費，還引起土壤中磷素的大量積累。這些未能被作物及時吸收的磷素，通過雨水流入江河湖泊中，造成水體富營養化等一系列環境問題，因此越來越引起人們的關注。土壤對磷素的吸附與釋放是決定磷的生物有效性及其化學循環的復雜過程。大量研究表明，磷素進入土壤后，能快速被土壤顆粒表面吸附或與土壤中的一些物質（Fe、Al等）生成難溶的鹽類，從而在很大程度上影響土壤中磷素的釋放和對植物的有效性[3]。探明土壤對磷素的吸附特征對磷肥合理施用具有指導作用。

磚紅壤廣泛分布于我國雷州半島、海南島、云南南部以及臺灣南部等熱帶地區。此類土壤中鐵鋁氧化物含量豐富，對磷具有很強的吸附能力，磷素進入土壤后更易生成難溶性磷，從而使磷素生物有效性較低，比其他類型土壤磷素利用率低[4，5]。因此，揭示磚紅壤對磷素的吸附特征，對該區域合理施用磷肥和保護生態環境具有重要意義。本文以磚紅壤為試驗材料，研究了這類土壤對磷的吸附容量和動力學特征，并考察了不同種類有機酸對磷吸附的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤樣品采自廣東省雷州市0～20 cm表層磚紅壤，經風干、研磨，過100目篩后備用。土壤pH在土水比1.0∶2.5（m/v，下同）條件下測定，有機碳含量用外加熱K2Cr2O7-濃H2SO4氧化法測定，游離氧化鐵含量用DCB法測定，無定形態氧化鐵含量用pH 3.0草酸-草酸銨鹽溶液提取，具體分析方法參考文獻[6]。總還原性Mn含量用鹽酸羥胺法浸提測定[7]。陰離子交換量的測定方法參照文獻[8]。土壤基本理化性質如表1所示。

試驗所用玻璃器皿在使用之前均用10% HNO3溶液浸泡過夜，然后用去離子水徹底清洗、晾干后備用。所用試劑均為市售分析純。

含表面吸附態磷土壤樣品的制備：稱取一定量土壤樣品，按土水比1∶50配制一定體積的10 mmol/L 磷溶液，攪拌4 h后，靜置過夜，將上清液倒掉，用去離子水洗至上清液不含磷為止，將樣品烘干、研磨過100目篩備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 磷吸附等溫線 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、初始濃度為0.20、0.40、0.80、1.00、2.00 mmol/L的磷溶液25 mL。塑料瓶密封，室溫下振蕩4 h，用真空抽濾裝置（Nalgene Corp.， USA， 濾膜孔徑0.2 μm）過濾土壤懸液，測定上清液pH和磷的濃度即c（P）。分別研究磷溶液初始pH 3.0或4.0條件下磷的吸附情況。

1.2.2 磷吸附動力學 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、初始濃度為1.0 mmol/L的磷溶液25 mL。塑料瓶密封后，室溫振蕩，并在振蕩7.5、15.0、30.0、60.0、120.0、240.0和480.0 min后，用真空抽濾裝置快速過濾土壤懸液（t <15 s），測定濾液的pH和c（P）。研究磷溶液初始pH 3.0或4.0條件下磷吸附動力學情況。

1.2.3 有機酸對磷吸附的影響 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、有機酸和磷初始濃度均為1.0 mmol/L的溶液25 mL。隨后向土壤懸液中加入微量1.0 mol/L HCl或NaOH溶液調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束后分離土壤懸液，測定上清液pH、c（P）。

1.2.4 有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放 稱取若干份0.20 g 土壤樣品分別置于50 mL塑料瓶中，加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質的濃度為1.00 mmol/L有機酸溶液 25 mL。用1.0 mol/L HCl或NaOH溶液以調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束分離土壤懸液，測定上清液pH、鐵的濃度即c（Fe）和錳的濃度即c（Mn）。按類似方法研究有機酸溶解表面含吸附態磷土壤過程中Fe、Mn的釋放。

1.3 分析方法

溶液pH用復合玻璃電極測定；c（P）采用鉬藍比色法測定[6]、c（Fe）采用鄰菲啰啉比色法測定[6]、c（Mn）用甲醛肟比色法測定[9]。

2 結果與分析

2.1 磷吸附等溫線

由圖1可知，在磷初始濃度范圍內，土壤對磷的吸附量隨磷初始濃度的增加而增加，且未達到最大吸附量，同時，低pH條件下，磷的吸附量較高pH條件下大。由圖2可知，反應結束后溶液pH也較初始pH有明顯上升，且上升幅度隨初始濃度增加而增加。

前人研究表明，土壤鐵鋁氧化物對磷具有較強的吸附活性，是磷吸附的主要載體[10]。本文所研究的磚紅壤游離氧化鐵含量高達98.3 mg/kg，因而具有較高的吸附容量。土壤吸附磷的機理主要是與鐵鋁氧化物表面的羥基發生交換反應，所釋放的羥基導致溶液pH上升。另有研究表明，磚紅壤表面在低pH條件下主要以帶正電荷為主，因而與磷酸根等陰離子之間的靜電引力較強；反之，在高pH條件下，由于土壤表面以帶負電荷為主，對磷酸根產生排斥作用，不利于磷酸根的吸附。這就解釋了為何低pH條件下磷酸根的吸附量比高pH條件下大。

2.2 磷吸附動力學特征

由圖3可知，磚紅壤對磷的吸附速率可明顯區分為快、慢兩個階段，前1 h內反應迅速，該時間段內磷的吸附量占所有反應時間內總吸附量的75.6%。與之對應的是土壤溶液pH在前1 h內也迅速上升，隨后上升幅度逐漸平緩并趨于恒定（圖4）。上述試驗結果表明，土壤表面磷吸附位點可區分為高親和力和低親和力兩種類型，且與高親和力位點的結合速率迅速，而與低親和力位點的結合速率較緩慢。此外，由于一部分吸附位點位于土壤內表面，磷酸根需要經過緩慢的擴散過程才能到達內表面被吸附。由此可見，土壤表面磷吸附位點屬于非均一性分布，因而導致磷的吸附速率出現快、慢兩個階段。

2.3 磷酸根對磷吸附的影響

由圖5可知，隨著pH逐漸升高，酒石酸、草酸均對磚紅壤吸附磷產生抑制作用，且這種抑制作用隨著有機酸濃度的增加越來越明顯，且草酸的抑制作用強于酒石酸。

有機酸主要通過改變土壤表面電荷的性質、數量及競爭吸附作用影響磷的吸附反應。徐仁扣等[11]研究發現，土壤吸附有機酸后表面負電荷增加，增強了土壤對磷酸根的排斥作用，并導致磷的吸附反應受到抑制。此外，有機酸還將與磷酸根競爭土壤表面的吸附位點，使磷的吸附位點和吸附量減少。為進一步證實有機酸與磷酸根對土壤表面吸附位點的競爭作用，本文還研究了有機酸溶解含有表面吸附態磷磚紅壤的過程中Fe和Mn的釋放特征。由圖6和圖7可知，當土壤表面有吸附態磷時，在其溶解過程中Fe和Mn的釋放數量明顯少于表面不含吸附態磷的土壤。上述試驗結果表明，當磷占據相關吸附位點時，既能增加土壤表面的負電荷數量，又能減少有機酸的吸附位點，從而使有機酸溶解土壤過程中Fe和Mn的釋放量減少。

此外，由于草酸具有較短的碳鏈，該空間結構使其更容易在土壤鐵鋁氧化物表面形成表面絡合物，與土壤具有較強的親和力，從而使其對磷酸根的抑制作用大于酒石酸。

3 結論

由于磚紅壤鐵、鋁氧化物含量較高，因而對磷的吸附容量較大，且土壤吸附磷后，對應溶液pH上升；土壤表面吸附位點為非均一性分布，表現為磷的吸附速率分為快、慢兩個階段，對應溶液pH升高也存在快、慢兩個階段；有機酸增加土壤表面負電荷數量和與磷酸根競爭表面吸附位點，從而導致有機酸的存在將抑制土壤對磷的吸附。土壤表面吸附磷后，有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放量減少，進一步表明有機酸與磷酸根之間存在競爭作用。此外，由于草酸與土壤的親和力強，所以草酸的抑制作用強于酒石酸。

參考文獻：

[1] 婁運生，李忠佩，張桃林.不同水分狀況及施磷量對水稻土中速效磷含量的影響[J].土壤，2005，37（6）：640-644.

[2] 李壽田，周健民，王火焰，等.不同土壤磷的固定特征及磷釋放量和釋放率的研究[J].土壤學報，2003，40（6）：908-914.

[3] 章愛群，賀立源，趙會娥，等.有機酸對土壤無機態磷轉化和速效磷的影響[J].生態學報，2009，29（8）：4061-4069.

[4] 馬 良，徐仁扣.pH和添加有機物料對三種酸性土壤中磷吸附-解析的影響[J].生態與農村環境學報，2010，26（6）：596-599.

[5] 林清火，羅 微，林釗沐，等.磷肥在磚紅壤中淋溶特征的研究初報[J].熱帶作物學報，2004，25（1）：58-63.

[6] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2000.

[7] NEGRA C， ROSS D S， LANZIROTTI A. Oxidizing behavior of soil manganese： Interactions among abundance， oxidation state， and pH[J]. Soil Science Society America of Journal， 2005， 69（1）： 87-95.

[8] ZELAZNY L W， LIMING H E， VAN WORMHOUDT A N. Charge analysis of soils and anion exchange， in： Sparks， D.L. （Ed.）， Methods of Soil Analysis[M]. Soil Science Society of America， Madison， WI， 1996.

[9] 徐仁扣，劉志光.甲醛肟比色法測定土壤中Mn2+時對干擾的消除[J].土壤，1992，24（6）：321-323.

[10] 于天仁，季國亮，丁昌璞，等.可變電荷土壤的電化學[M].北京：科學出版社，1996.

[11] 徐仁扣，趙安珍，季國亮.低分子量有機酸對磚紅壤表面電荷的影響[J].土壤通報，2003，34（6）：510-512.

1.2.2 磷吸附動力學 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、初始濃度為1.0 mmol/L的磷溶液25 mL。塑料瓶密封后，室溫振蕩，并在振蕩7.5、15.0、30.0、60.0、120.0、240.0和480.0 min后，用真空抽濾裝置快速過濾土壤懸液（t <15 s），測定濾液的pH和c（P）。研究磷溶液初始pH 3.0或4.0條件下磷吸附動力學情況。

1.2.3 有機酸對磷吸附的影響 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、有機酸和磷初始濃度均為1.0 mmol/L的溶液25 mL。隨后向土壤懸液中加入微量1.0 mol/L HCl或NaOH溶液調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束后分離土壤懸液，測定上清液pH、c（P）。

1.2.4 有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放 稱取若干份0.20 g 土壤樣品分別置于50 mL塑料瓶中，加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質的濃度為1.00 mmol/L有機酸溶液 25 mL。用1.0 mol/L HCl或NaOH溶液以調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束分離土壤懸液，測定上清液pH、鐵的濃度即c（Fe）和錳的濃度即c（Mn）。按類似方法研究有機酸溶解表面含吸附態磷土壤過程中Fe、Mn的釋放。

1.3 分析方法

溶液pH用復合玻璃電極測定；c（P）采用鉬藍比色法測定[6]、c（Fe）采用鄰菲啰啉比色法測定[6]、c（Mn）用甲醛肟比色法測定[9]。

2 結果與分析

2.1 磷吸附等溫線

由圖1可知，在磷初始濃度范圍內，土壤對磷的吸附量隨磷初始濃度的增加而增加，且未達到最大吸附量，同時，低pH條件下，磷的吸附量較高pH條件下大。由圖2可知，反應結束后溶液pH也較初始pH有明顯上升，且上升幅度隨初始濃度增加而增加。

前人研究表明，土壤鐵鋁氧化物對磷具有較強的吸附活性，是磷吸附的主要載體[10]。本文所研究的磚紅壤游離氧化鐵含量高達98.3 mg/kg，因而具有較高的吸附容量。土壤吸附磷的機理主要是與鐵鋁氧化物表面的羥基發生交換反應，所釋放的羥基導致溶液pH上升。另有研究表明，磚紅壤表面在低pH條件下主要以帶正電荷為主，因而與磷酸根等陰離子之間的靜電引力較強；反之，在高pH條件下，由于土壤表面以帶負電荷為主，對磷酸根產生排斥作用，不利于磷酸根的吸附。這就解釋了為何低pH條件下磷酸根的吸附量比高pH條件下大。

2.2 磷吸附動力學特征

由圖3可知，磚紅壤對磷的吸附速率可明顯區分為快、慢兩個階段，前1 h內反應迅速，該時間段內磷的吸附量占所有反應時間內總吸附量的75.6%。與之對應的是土壤溶液pH在前1 h內也迅速上升，隨后上升幅度逐漸平緩并趨于恒定（圖4）。上述試驗結果表明，土壤表面磷吸附位點可區分為高親和力和低親和力兩種類型，且與高親和力位點的結合速率迅速，而與低親和力位點的結合速率較緩慢。此外，由于一部分吸附位點位于土壤內表面，磷酸根需要經過緩慢的擴散過程才能到達內表面被吸附。由此可見，土壤表面磷吸附位點屬于非均一性分布，因而導致磷的吸附速率出現快、慢兩個階段。

2.3 磷酸根對磷吸附的影響

由圖5可知，隨著pH逐漸升高，酒石酸、草酸均對磚紅壤吸附磷產生抑制作用，且這種抑制作用隨著有機酸濃度的增加越來越明顯，且草酸的抑制作用強于酒石酸。

有機酸主要通過改變土壤表面電荷的性質、數量及競爭吸附作用影響磷的吸附反應。徐仁扣等[11]研究發現，土壤吸附有機酸后表面負電荷增加，增強了土壤對磷酸根的排斥作用，并導致磷的吸附反應受到抑制。此外，有機酸還將與磷酸根競爭土壤表面的吸附位點，使磷的吸附位點和吸附量減少。為進一步證實有機酸與磷酸根對土壤表面吸附位點的競爭作用，本文還研究了有機酸溶解含有表面吸附態磷磚紅壤的過程中Fe和Mn的釋放特征。由圖6和圖7可知，當土壤表面有吸附態磷時，在其溶解過程中Fe和Mn的釋放數量明顯少于表面不含吸附態磷的土壤。上述試驗結果表明，當磷占據相關吸附位點時，既能增加土壤表面的負電荷數量，又能減少有機酸的吸附位點，從而使有機酸溶解土壤過程中Fe和Mn的釋放量減少。

此外，由于草酸具有較短的碳鏈，該空間結構使其更容易在土壤鐵鋁氧化物表面形成表面絡合物，與土壤具有較強的親和力，從而使其對磷酸根的抑制作用大于酒石酸。

3 結論

由于磚紅壤鐵、鋁氧化物含量較高，因而對磷的吸附容量較大，且土壤吸附磷后，對應溶液pH上升；土壤表面吸附位點為非均一性分布，表現為磷的吸附速率分為快、慢兩個階段，對應溶液pH升高也存在快、慢兩個階段；有機酸增加土壤表面負電荷數量和與磷酸根競爭表面吸附位點，從而導致有機酸的存在將抑制土壤對磷的吸附。土壤表面吸附磷后，有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放量減少，進一步表明有機酸與磷酸根之間存在競爭作用。此外，由于草酸與土壤的親和力強，所以草酸的抑制作用強于酒石酸。

參考文獻：

[1] 婁運生，李忠佩，張桃林.不同水分狀況及施磷量對水稻土中速效磷含量的影響[J].土壤，2005，37（6）：640-644.

[2] 李壽田，周健民，王火焰，等.不同土壤磷的固定特征及磷釋放量和釋放率的研究[J].土壤學報，2003，40（6）：908-914.

[3] 章愛群，賀立源，趙會娥，等.有機酸對土壤無機態磷轉化和速效磷的影響[J].生態學報，2009，29（8）：4061-4069.

[4] 馬 良，徐仁扣.pH和添加有機物料對三種酸性土壤中磷吸附-解析的影響[J].生態與農村環境學報，2010，26（6）：596-599.

[5] 林清火，羅 微，林釗沐，等.磷肥在磚紅壤中淋溶特征的研究初報[J].熱帶作物學報，2004，25（1）：58-63.

[6] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2000.

[7] NEGRA C， ROSS D S， LANZIROTTI A. Oxidizing behavior of soil manganese： Interactions among abundance， oxidation state， and pH[J]. Soil Science Society America of Journal， 2005， 69（1）： 87-95.

[8] ZELAZNY L W， LIMING H E， VAN WORMHOUDT A N. Charge analysis of soils and anion exchange， in： Sparks， D.L. （Ed.）， Methods of Soil Analysis[M]. Soil Science Society of America， Madison， WI， 1996.

[9] 徐仁扣，劉志光.甲醛肟比色法測定土壤中Mn2+時對干擾的消除[J].土壤，1992，24（6）：321-323.

[10] 于天仁，季國亮，丁昌璞，等.可變電荷土壤的電化學[M].北京：科學出版社，1996.

[11] 徐仁扣，趙安珍，季國亮.低分子量有機酸對磚紅壤表面電荷的影響[J].土壤通報，2003，34（6）：510-512.

1.2.2 磷吸附動力學 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、初始濃度為1.0 mmol/L的磷溶液25 mL。塑料瓶密封后，室溫振蕩，并在振蕩7.5、15.0、30.0、60.0、120.0、240.0和480.0 min后，用真空抽濾裝置快速過濾土壤懸液（t <15 s），測定濾液的pH和c（P）。研究磷溶液初始pH 3.0或4.0條件下磷吸附動力學情況。

1.2.3 有機酸對磷吸附的影響 稱取若干份0.20 g的土壤樣品置于50 mL塑料瓶中，分別加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質、有機酸和磷初始濃度均為1.0 mmol/L的溶液25 mL。隨后向土壤懸液中加入微量1.0 mol/L HCl或NaOH溶液調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束后分離土壤懸液，測定上清液pH、c（P）。

1.2.4 有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放 稱取若干份0.20 g 土壤樣品分別置于50 mL塑料瓶中，加入以0.01 mol/L NaNO3為支持電解質的濃度為1.00 mmol/L有機酸溶液 25 mL。用1.0 mol/L HCl或NaOH溶液以調節土壤懸液酸堿度至pH 2.5～5.0。振蕩結束分離土壤懸液，測定上清液pH、鐵的濃度即c（Fe）和錳的濃度即c（Mn）。按類似方法研究有機酸溶解表面含吸附態磷土壤過程中Fe、Mn的釋放。

1.3 分析方法

溶液pH用復合玻璃電極測定；c（P）采用鉬藍比色法測定[6]、c（Fe）采用鄰菲啰啉比色法測定[6]、c（Mn）用甲醛肟比色法測定[9]。

2 結果與分析

2.1 磷吸附等溫線

由圖1可知，在磷初始濃度范圍內，土壤對磷的吸附量隨磷初始濃度的增加而增加，且未達到最大吸附量，同時，低pH條件下，磷的吸附量較高pH條件下大。由圖2可知，反應結束后溶液pH也較初始pH有明顯上升，且上升幅度隨初始濃度增加而增加。

前人研究表明，土壤鐵鋁氧化物對磷具有較強的吸附活性，是磷吸附的主要載體[10]。本文所研究的磚紅壤游離氧化鐵含量高達98.3 mg/kg，因而具有較高的吸附容量。土壤吸附磷的機理主要是與鐵鋁氧化物表面的羥基發生交換反應，所釋放的羥基導致溶液pH上升。另有研究表明，磚紅壤表面在低pH條件下主要以帶正電荷為主，因而與磷酸根等陰離子之間的靜電引力較強；反之，在高pH條件下，由于土壤表面以帶負電荷為主，對磷酸根產生排斥作用，不利于磷酸根的吸附。這就解釋了為何低pH條件下磷酸根的吸附量比高pH條件下大。

2.2 磷吸附動力學特征

由圖3可知，磚紅壤對磷的吸附速率可明顯區分為快、慢兩個階段，前1 h內反應迅速，該時間段內磷的吸附量占所有反應時間內總吸附量的75.6%。與之對應的是土壤溶液pH在前1 h內也迅速上升，隨后上升幅度逐漸平緩并趨于恒定（圖4）。上述試驗結果表明，土壤表面磷吸附位點可區分為高親和力和低親和力兩種類型，且與高親和力位點的結合速率迅速，而與低親和力位點的結合速率較緩慢。此外，由于一部分吸附位點位于土壤內表面，磷酸根需要經過緩慢的擴散過程才能到達內表面被吸附。由此可見，土壤表面磷吸附位點屬于非均一性分布，因而導致磷的吸附速率出現快、慢兩個階段。

2.3 磷酸根對磷吸附的影響

由圖5可知，隨著pH逐漸升高，酒石酸、草酸均對磚紅壤吸附磷產生抑制作用，且這種抑制作用隨著有機酸濃度的增加越來越明顯，且草酸的抑制作用強于酒石酸。

有機酸主要通過改變土壤表面電荷的性質、數量及競爭吸附作用影響磷的吸附反應。徐仁扣等[11]研究發現，土壤吸附有機酸后表面負電荷增加，增強了土壤對磷酸根的排斥作用，并導致磷的吸附反應受到抑制。此外，有機酸還將與磷酸根競爭土壤表面的吸附位點，使磷的吸附位點和吸附量減少。為進一步證實有機酸與磷酸根對土壤表面吸附位點的競爭作用，本文還研究了有機酸溶解含有表面吸附態磷磚紅壤的過程中Fe和Mn的釋放特征。由圖6和圖7可知，當土壤表面有吸附態磷時，在其溶解過程中Fe和Mn的釋放數量明顯少于表面不含吸附態磷的土壤。上述試驗結果表明，當磷占據相關吸附位點時，既能增加土壤表面的負電荷數量，又能減少有機酸的吸附位點，從而使有機酸溶解土壤過程中Fe和Mn的釋放量減少。

此外，由于草酸具有較短的碳鏈，該空間結構使其更容易在土壤鐵鋁氧化物表面形成表面絡合物，與土壤具有較強的親和力，從而使其對磷酸根的抑制作用大于酒石酸。

3 結論

由于磚紅壤鐵、鋁氧化物含量較高，因而對磷的吸附容量較大，且土壤吸附磷后，對應溶液pH上升；土壤表面吸附位點為非均一性分布，表現為磷的吸附速率分為快、慢兩個階段，對應溶液pH升高也存在快、慢兩個階段；有機酸增加土壤表面負電荷數量和與磷酸根競爭表面吸附位點，從而導致有機酸的存在將抑制土壤對磷的吸附。土壤表面吸附磷后，有機酸溶解土壤過程中Fe、Mn的釋放量減少，進一步表明有機酸與磷酸根之間存在競爭作用。此外，由于草酸與土壤的親和力強，所以草酸的抑制作用強于酒石酸。

參考文獻：

[1] 婁運生，李忠佩，張桃林.不同水分狀況及施磷量對水稻土中速效磷含量的影響[J].土壤，2005，37（6）：640-644.

[2] 李壽田，周健民，王火焰，等.不同土壤磷的固定特征及磷釋放量和釋放率的研究[J].土壤學報，2003，40（6）：908-914.

[3] 章愛群，賀立源，趙會娥，等.有機酸對土壤無機態磷轉化和速效磷的影響[J].生態學報，2009，29（8）：4061-4069.

[4] 馬 良，徐仁扣.pH和添加有機物料對三種酸性土壤中磷吸附-解析的影響[J].生態與農村環境學報，2010，26（6）：596-599.

[5] 林清火，羅 微，林釗沐，等.磷肥在磚紅壤中淋溶特征的研究初報[J].熱帶作物學報，2004，25（1）：58-63.

[6] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2000.

[7] NEGRA C， ROSS D S， LANZIROTTI A. Oxidizing behavior of soil manganese： Interactions among abundance， oxidation state， and pH[J]. Soil Science Society America of Journal， 2005， 69（1）： 87-95.

[8] ZELAZNY L W， LIMING H E， VAN WORMHOUDT A N. Charge analysis of soils and anion exchange， in： Sparks， D.L. （Ed.）， Methods of Soil Analysis[M]. Soil Science Society of America， Madison， WI， 1996.

[9] 徐仁扣，劉志光.甲醛肟比色法測定土壤中Mn2+時對干擾的消除[J].土壤，1992，24（6）：321-323.

[10] 于天仁，季國亮，丁昌璞，等.可變電荷土壤的電化學[M].北京：科學出版社，1996.

[11] 徐仁扣，趙安珍，季國亮.低分子量有機酸對磚紅壤表面電荷的影響[J].土壤通報，2003，34（6）：510-512.